Распространение компонентов-трассеров в пластах-коллекторах полигона захоронения ЖРО
Мальцев Д.Б., Шевченко И.В.

ФГУП «Горно-химический комбинат», г. Железногорск

E-mail: [email protected]
Одним из методов утилизации жидких радиоактивных отходов в мире является глубинная закачка отходов в пласты-коллекторы. Такой метод утилизации используется на предприятиях атомной отрасли. Глубинный способ захоронения радиоактивных отходов используется и на нашем предприятии.

Время эксплуатации полигона «Северный» как полигона захоронения жидких радиоактивных отходов (ЖРО) в пласты-коллекторы глубинного залегания составляет более 40 лет.

Полигон имеет три водоносных горизонта, отделенных друг от друга пластами водоупоров. Водоупоры состоят из юрских глин. Водоносные горизонты полигона нумеруются от нижележащего к вышележащему, соответственно первый, второй и третий. И представляют собой пласты песчаников и супесей. Всего на полигоне принято выделелять 3 горизонта пластов-коллекторов. Закачка ЖРО производится в первый и второй горизонты.

За прошедшие 40 лет было захоронено большое количество жидких радиоактивных отходов (в первый и второй горизонт). Объем захороненных отходов обязывает, а сам процесс захоронения предусматривает мероприятия по мониторингу распространения отходов в пластах-коллекторах с целью контроля за ареалом распространения.

Среди компонентов-трассеров можно выделить основные: тритий, нитрат-ион, сульфат-ион.

Основной особенностью трития (как трассера) является то, что тритий является изотопом водорода и легко мигрирует в составе молекул воды. А при попадании в биосферу легко встраивается в любую биологическую цепочку.

Тритий используется как хороший индикатор-трассер природно-техногенных процессов, влияния сброса сточных вод и выявления возможного взаимодействия подземных вод, загрязненных в результате закачки жидких радиоактивных отходов на полигоне ЖРО, с поверхностными водами в зоне влияния комбината.

Нитрат-ион в свою очередь является ионом соединений являющихся хорошими электролитами и полностью растворимых в воде.

Для мониторинга распространения отходов на полигоне была создана сеть из более 100 наблюдательных скважин, оборудованных соответственно на первый и второй горизонт. Одним из определяемых параметров является объемная активность трития, содержащегося в регулярно отбираемых пробах воды, что позволяет проследить содержание и распространение трития в пластах-коллекторах.

По данным за последние 30 лет были исследованы изменения содержания трития в пробах и построены ареалы распространения в двух горизонтах закачки ЖРО.

Увеличение ареала распространения трития в первом горизонте в 2007 году связано с продолжавшимся увеличением объема закачек и миграцией трития с водой. Также отмечается смещение ареала в северном направлении.

При выполнении нагнетания ЖРО в первый и второй горизонт, движение отходов осуществляется по максимально проницаемым пластам, соответствующего горизонта. При прекращении нагнетания происходит восстановления естественных гидродинамических условий в пластах, и дальнейшее движение отходов осуществляется в сторону естественного движения потока: для первого горизонта – северное направление, для второго – северо-восточное направление. Контур при этом сглаживается.

Равномерное распределение ЖРО по пластам-коллекторам осуществляется комбинацией выбора соответствующих нагнетательных скважин при закачке ЖРО и разгрузочных скважин для регулирования давления в пласте. А также режимами нагнетания и разгрузки (объемы и давление при закачке и разгрузке).

Границы ареалов распространения компонентов отходов первого и второго горизонтов не выходят за пределы горного отвода предусмотренного проектной документацией.

Установленные изменения полностью подтверждаются данными по содержанию нитрат-иона, закономерности миграции которого соответствуют закономерностям миграции трития.

Для установления возможности миграции β-активных изотопов были проанализированы данные по β-активности для первого и второго горизонтов. Полученная картина свидетельствует об отсутствии увеличения границ β-активности за эти годы, что говорит о надежной изоляции отходов в пластах-коллекторах.

Надежную изоляцию в пластах-коллекторах подтверждает и отсутствие связи между вторым и третьим горизонтом. Во всех скважинах, оборудованных на третий горизонт, отсутствует загрязнение по нитратам, тритию и β-активности.

Среди выводов следует отметить:

- увеличение ареала распространения трития в пласте-коллекторе первого и второго горизонта с учетом периода полураспада трития (t_1/2 = 12,26 лет) и скоростей фильтрации не может привести к попаданию трития в поверхностную гидросистему;

- распространение трития в пластах-коллекторах второго горизонта направлено на северо-восток, первого – в северном направлении;

- распространение нитратов в пластах коллекторах совпадает с направлением движения трития в первом и втором горизонте соответственно;

- распространение β-активных изотопов в пластах-коллекторах происходит с очень малой скоростью, что свидетельствует о присутствии β-активных изотопов в пластах в сорбированном состоянии, что также не может привести к попаданию изотопов в биосферу.

Несомненно, что необходимо продолжать наблюдать за содержанием компонентов-трассеров в водах пластов-коллекторов. Также стоит увеличить площадь мониторинга, включив в нее отбор проб на трассеры из граничащих с полигоном скважин и водоисточников для подтверждения отсутствия гидрологической связи между поверхностными и подземными водами.

Следует отметить, что в период с 2011 по 2013 год будут выполнены работы по реализации проекта «Реконструкция и подготовка к выводу из эксплуатации полигона жидких радиоактивных отходов «Северный» ФГУП «ГХК» согласно требованиям выполнения условий действующей лицензии на эксплуатацию полигона. В рамках реализации проекта будут выполнены работы: по бурению дополнительных 13 наблюдательных и двух технологических скважин. Данные работы направлены на обоснование безопасности дальнейшей эксплуатации полигона «Северный».

Список литературы
1 РБ-036-06. Мониторинг инженерно-геологических условий размещения объектов ядерного топливного цикла.

2 Обоснование продления проектных сроков эксплуатации глубокого хранилища «полигон Северный» ФГУП «Горно-химический комбинат» / А.И. Рыбальченко, В.М. Курочкин и др. – М.: ОАО «ВНИПИпромтехнологии», 2009. – 145 с.

3 Проект горного отвода недр полигона «Северный». ФГУП ВНИПИпромтехнологии, Арх. № А-12070 ДСП, 1990.